專利名稱：有效折射率啁啾布拉格光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備啁啾布拉格光柵的新方法，以及用這種方法制作的光通信器件。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中，已經(jīng)知道，光纖布拉格光柵用來將預(yù)定中心波長處的光信號添加至傳送其他波長處的信號的波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)，或者將該預(yù)定中心波長處的光信號從該波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)去除。這種技術(shù)的詳細概要描述在R.Kashyap，F(xiàn)iber Bragg Gratings，AcademicPress(1999)中。
布拉格光柵可以對從寬頻帶信號選出的較窄波帶進行反射?，F(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)到，在光柵系統(tǒng)中被反射的光的波長取決于下面的公式λ＝2neffΛ其中λ是反射波長范圍的中心點，neff是波導(dǎo)的有效折射率，Λ是光柵周期。
在現(xiàn)有技術(shù)中還知道，有限寬的光脈沖會經(jīng)歷色散，從而導(dǎo)致脈沖不希望的展寬。啁啾布拉格光柵可以用作色散補償器。啁啾(chirping)指的是光柵性質(zhì)的逐漸空間變化，其可以導(dǎo)致沿光柵長度的不同點處被反射波長有些不同。
從上面的方程可以看出，通過改變光柵周期，或者通過改變其內(nèi)設(shè)有布拉格光柵的波導(dǎo)介質(zhì)的有效折射率，就可以改變反射光的波長。兩種方法在現(xiàn)有技術(shù)中都已經(jīng)教導(dǎo)過。
第一種方法稱作周期啁啾，其中高折射率和低折射率相鄰區(qū)域的間距沿傳播的方向逐漸變化。第二種方法稱作有效折射率啁啾。在這種方法中，光柵周期保持均勻，但是介質(zhì)的平均有效折射率發(fā)生變化。
通過改變有效折射率來在光纖布拉格光柵內(nèi)產(chǎn)生啁啾效應(yīng)披露在Byron等人Elctron.Lett.29，(18)1659(1993)中。這種改變借助于使波導(dǎo)尺寸成為錐形來實現(xiàn)。線性光柵寫入該錐形波導(dǎo)內(nèi)，以獲得這種啁啾效應(yīng)。
Hill等人的Tech.Dig.of Post Deadline Pap.，PD-21，Opt.Fib.Comm.Conf.OFC，94’中披露沿均勻周期光柵的長度改變折射率。
從Kashyap，op.cit.，§7.2.1可知切趾和非切趾布拉格光柵。切趾涉及可控地改變布拉格光柵內(nèi)某些柵線的振幅，以將反射信號內(nèi)旁瓣的影響減至最小。
使用相位掩模在聚合物波導(dǎo)內(nèi)制備均勻周期的布拉格光柵披露在Eldada等人的美國專利6,023,545中。
美國專利5,982,963披露使用結(jié)合有環(huán)行器和未結(jié)合有環(huán)行器的啁啾布拉格光柵來進行色散補償。通過向波導(dǎo)結(jié)構(gòu)施加應(yīng)力，電場，電磁輻射或聲波來獲得可調(diào)諧性。所披露的布拉格光柵借助于沿光柵的周期改變來進行啁啾。
美國專利6,317,539披露基于取樣布拉格光柵來級聯(lián)色散補償器。它披露了使用結(jié)合有環(huán)行器或未結(jié)合有環(huán)行器的啁啾布拉格光柵。該布拉格光柵借助于沿光柵的周期改變來進行啁啾。其中還披露對波長既進行色散又進行色散斜率依賴性的補償。
美國專利6,330,383披露一種可調(diào)諧的色散補償器和一種可調(diào)諧的色散斜率補償器，所述補償器包括用施加應(yīng)力，電場，電磁輻射或聲波進行調(diào)諧的啁啾布拉格光柵。
Fritze等人在SOI Conference，IEEE International 2002，165-166(2002)中披露進行灰度色調(diào)成像(gray tone imaging)，以成形光通信部件。其中披露了灰度級掩模。
Matsumoto等人在IEEE Photonics Technology Letters，13(8)，827-829(2001)中披露通過向光纖布拉格光柵施加拋物線折射率剖面來進行色散斜率補償。他們的方法并沒有提供同時的色散補償和色散斜率補償。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種有效折射率啁啾布拉格光柵，包括錐形的聚合物光波導(dǎo)，基底和設(shè)在所述波導(dǎo)內(nèi)的均勻周期性布拉格光柵，所述波導(dǎo)設(shè)于所述基底上。
本發(fā)明還提供一種制備啁啾布拉格光柵的方法，所述方法包括向均勻周期性的布拉格光柵施加溫度梯度。
本發(fā)明還提供一種制備啁啾布拉格光柵的方法，所述方法包括在光折射光波導(dǎo)內(nèi)制備均勻周期的布拉格光柵之后，灰度級地曝光該光折射光波導(dǎo)。
本發(fā)明還提供一種同時提供組合的色散補償和色散斜率補償?shù)难b置，包括均勻周期的布拉格光柵、基底、設(shè)在所述均勻周期布拉格光柵與所述基底之間的第一加熱器，以及設(shè)在所述啁啾布拉格光柵與所述第一加熱器相反一側(cè)上的第二加熱器，其中一個所述加熱器(在寬度或在厚度上)具有基本拋物線形，而所述另一個加熱器(在寬度或在厚度上)具有基本梯形剖面，所述兩個加熱器的設(shè)置使得在基于活化來提供熱量時，拋物線形的溫度分布和線性的溫度分布會疊加在所述均勻周期布拉格光柵上。
本發(fā)明還提供一種提供偏振獨立色散或色散斜率補償器的裝置，包括偏振本征模分離器/組合器和兩個色散或色散斜率補償器。
附圖簡述圖A示意性示出級聯(lián)的補償器，每個補償器補償寬譜帶的一個分波段。
圖B示出添加的環(huán)行器，將原始入射信號和補償?shù)某錾湫盘栁锢淼胤蛛x進單個光程內(nèi)。


圖1示出由一些CDC構(gòu)成的模塊，其中每個CDC向感興趣的整個波段的一個分波段提供色散補償，所述CDC設(shè)置在多路分解器和多路復(fù)用器之間，所述模塊向感興趣的整個波段提供色散補償。
圖2示出由一些CDC構(gòu)成的模塊，其中每個CDC向感興趣的整個波段的一個分波段提供色散補償，所述CDC與一個用作多路分解入射信號的多路分解器和多路復(fù)用出射補償信號的多路復(fù)用器的部件進行組合，所述組件向感興趣的整個波段提供色散補償。
圖3示出類似于圖2所示組件但添加有光環(huán)行器的組件，該光環(huán)行器允許入射信號和出射補償信號使用單個端口，以使出射信號容易取得和便于使用。
圖4示出由周期啁啾布拉格光柵和用來調(diào)諧的基本線性加熱器構(gòu)成的可調(diào)諧CDC。代表目前現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)。在此圖中示作矩形加熱器的加熱器表示可以是均勻的或者可以具有基本線性錐形厚度或?qū)挾鹊木€性加熱器。該圖用來區(qū)分用于對色散或色散斜率的補償進行調(diào)諧的相對輕微錐形的加熱器，和用于對光柵進行啁啾(以及可能的話，對色散或色散斜率的補償進行調(diào)諧)的相對較錐形的加熱器。
圖5示出由加熱器啁啾布拉格光柵構(gòu)成的可調(diào)諧CDC。盡管此處示出的用來啁啾布拉格光柵的較錐形加熱器具有基本線性(或基本梯形)的錐形寬度，但可替代地，所述加熱器可以具有基本線性的錐形厚度。
圖6示出由有效折射率啁啾布拉格光柵和用來進行調(diào)諧的基本線性加熱器組成的可調(diào)諧CDC。所述有效折射率可以通過改變波導(dǎo)的尺寸或折射指數(shù)進行變化。
圖7示出由啁啾布拉格光柵和兩個加熱器構(gòu)成的可調(diào)諧CDC，其中一個加熱器用來補償色散，而另一個加熱器用來補償色散斜率。在一種優(yōu)選的集成光學(xué)實施方式中，其中一個加熱器位于波導(dǎo)之上，而另一個位于波導(dǎo)之下。在另一種優(yōu)選實施方式中，色散斜率補償加熱器具有基本上拋物線形變化的剖面。
圖8-11類似于圖4-7，但具有切趾的光柵(折射率的包絡(luò)并不均勻，所述振幅在沿光柵的某些點處，通常在光柵中間周圍較大，并朝末端逐漸變小)。這種切趾將光柵響應(yīng)中的頻譜旁瓣減至最小。
在圖4-11的CDC設(shè)計中，入射信號和出射補償信號共用相同的端口，由于布拉格光柵是反射的。
圖12示出由單個啁啾布拉格光柵構(gòu)成的CDC，其中光環(huán)行器被用來允許入射信號和出射補償信號使用單個端口，以使出射信號容易得到和便于使用。對于每個CDC來說，使入射信號和出射補償信號使用單個端口并不經(jīng)常需要，如圖2和3中的組件那樣，其中希望使兩個信號共用相同的端口，既用作多路分解器又用作多路復(fù)用器。然后，用單個光環(huán)行器將最終的多路復(fù)用輸出信號從入射信號分離出來，如圖3中所示。
圖13示出可以減輕兩個偏振本征模在色散補償操作中被區(qū)別對待這一問題的CDC(例如，當(dāng)光柵具有顯著的雙折射時)。在本實施方式中，偏振模分離器/組合器的使用允許兩個偏振本征模被送至兩個單獨的CDC，這兩個單獨的CDC單個地色散補償每個模。
圖14示出布拉格光柵2的一種實施方式，其包括基底4，在基底4之上有下包層6和上包層8。芯層10夾在包層6和8之間。
在上面的圖4-13中，用一條中央水平黑直線來表示光波導(dǎo)。用垂直的虛線示意性表示柵線，而用變化的虛線長度表示變化振幅的折射率振蕩。柵線和波導(dǎo)的組合構(gòu)成布拉格光柵。用光柵周圍具有拋物線變化剖面的矩形、梯形以及“蝴蝶領(lǐng)結(jié)”的方框示意性表示加熱器。在實際的實踐時，加熱器可以相對于布拉格光柵以一些不同的方式進行放置。
發(fā)明詳述依照本發(fā)明，提供一種以光波導(dǎo)形式的布拉格光柵，該光波導(dǎo)沉積(deposit)在基底上。制作本發(fā)明布拉格光柵所用的基底可以選自各種材料，包括玻璃，硅和塑料，如聚氨酯和聚碳酸脂。如圖14所示，布拉格光柵2的一種實施方式包括如上定義的在其上具有下包層6和上包層8的基底4。芯層10夾在包層6和8之間。
下包層6，上包層8以及芯層10由光折射材料制成，光折射材料的折射率變化與所受到的UV光強成比例。優(yōu)選的光折射材料是包括有選擇用來使折射率彼此不同的共聚單體的聚合物。
適當(dāng)?shù)墓簿蹎误w可以顯示出不同的擴散率，以使在依照現(xiàn)有技術(shù)的方法制作光柵的過程中，其中一種單體具有移動離開入射光束條紋(fringe)的趨勢，而另一種單體趨向于保持不動，其中的現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)選是Eldada等人的op.cit.披露的技術(shù)，在此引用該文的全部作為參考。理想的是，保持曝光的共聚單體經(jīng)歷較快的聚合速率，而未處于光條紋之下的那些共聚單體經(jīng)歷較慢的聚合。
實施本發(fā)明的優(yōu)選聚合物是由至少兩種二丙烯酸酯單體制成的交聯(lián)聚甲基丙烯酸酯。優(yōu)選的二丙烯酸酯單體選自包括乙氧基化的雙酚二丙烯酸酯(EBDA)，三丙二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，乙氧基化的雙酚二甲基丙烯酸酯，1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯，和鹵化二甲基丙烯酸酯構(gòu)成的組。最優(yōu)選的是氟化二甲基丙烯酸酯單體。
在依照上文所述的本發(fā)明的實施中，單體的某些組合相比其它是有利的。例如，聚合快速的HDDA單體，和聚合較HDDA慢的EBDA代表一種優(yōu)選的單體對。
本領(lǐng)域的任何熟練人員都可以明白，在本發(fā)明的任一實施方式中，布拉格光柵都可以依照其預(yù)期的具體應(yīng)用的指示來進行變換或者不依照這些指示來進行變換。
在本發(fā)明的一種實施方式中，提供一種啁啾布拉格光柵，它包括錐形的聚合物波導(dǎo)晶片，所述波導(dǎo)僅沿一維方向呈現(xiàn)錐形，和用依照現(xiàn)有技術(shù)的方法設(shè)在所述波導(dǎo)內(nèi)的均勻周期的布拉格光柵。
這種用有效折射率變化啁啾過的現(xiàn)有技術(shù)布拉格光柵包括成圓錐形的錐形玻璃纖維，該玻璃纖維已經(jīng)經(jīng)受過穿過相位掩模而傳遞的UV光的照射。盡管由此形成的折射率振蕩(oscillation)的周期是均勻的，但是因為玻璃纖維內(nèi)允許折射率變化的固有位置已經(jīng)被產(chǎn)生錐體所需的纖維的拉伸擴展開，所以振蕩的振幅并不均勻。另外，應(yīng)力誘發(fā)的雙折射很可能會由于纖維的拉伸而產(chǎn)生，從而導(dǎo)致偏振依賴的性能，這是極其不希望出現(xiàn)的結(jié)果。從實踐的角度看，以這種現(xiàn)有技術(shù)的方式啁啾過的光柵在設(shè)計和可重現(xiàn)性方面存在著相當(dāng)?shù)睦щy。
位于晶片之上優(yōu)選是聚合物的錐形波導(dǎo)是由依照各種光刻法以及現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他方法來直接制備成錐形的。在這種優(yōu)選是聚合物的錐形波導(dǎo)中，波導(dǎo)成分在整個波導(dǎo)上是均勻的。在折射率振蕩振幅方面，僅僅存在著尺寸偏差，而不存在相從變動。另外，位于晶片之上的“印刷”錐形波導(dǎo)在形成錐形期間沒有經(jīng)受應(yīng)力，從而雙折射減至最小。此外，制備優(yōu)選是聚合物的錐形波導(dǎo)的工藝容許依照具體的需要，形成任意橫截面形狀的波導(dǎo)。
在另一種實施方式中，本發(fā)明提供一種制備啁啾布拉格光柵的方法，該方法包括向具有均勻周期的布拉格光柵施加溫度梯度?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道，光學(xué)材料可以顯示出折射率對溫度的依賴性。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，施加線性加熱來調(diào)諧周期啁啾布拉格光柵。已知現(xiàn)有技術(shù)的一種實施方式示意性地示出在圖4中。在本發(fā)明的實施中驚奇地發(fā)現(xiàn)，用錐形加熱剖面(heating profile)向均勻周期的布拉格光柵施加溫度梯度是生成錐形有效折射率剖面的一種極其有效的方式，該錐形有效折射率剖面足以形成啁啾布拉格光柵。本發(fā)明的一種實施方式示出在圖5中。
當(dāng)然，也可以施加線性加熱，來調(diào)諧具有均勻周期和由非加熱方式(means)產(chǎn)生的變化有效折射率剖面的啁啾布拉格光柵。
通過加熱均勻周期的布拉格光柵來生成有效折射率的剖面基本上在任何波導(dǎo)材料上都可以實現(xiàn)，包括玻璃，硅或塑料。為了增加可調(diào)諧的范圍，優(yōu)選的是采用對溫度具有相對高折射率靈敏度的波導(dǎo)材料。塑料是優(yōu)選的。
可以借助于現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何方法來向均勻周期的布拉格光柵施加加熱剖面。該剖面優(yōu)選是連續(xù)的，但可以顯示出一個或多個中斷。優(yōu)選的方式是簡單地用一個錐形剖面加熱器，其中錐形的方向沿波導(dǎo)的縱向。
在一種優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的這種有效折射率啁啾布拉格光柵包括基底；均勻周期的布拉格光柵，設(shè)在由芯和包層構(gòu)成的聚合物波導(dǎo)內(nèi)；和加熱裝置，設(shè)在所述基底與所述光波導(dǎo)之間，該加熱裝置被設(shè)置或制作來在所述光波導(dǎo)內(nèi)提供連續(xù)或半連續(xù)的溫度梯度。通過用加熱裝置施加熱來活化生成有效折射率梯度。更優(yōu)選地，在所述加熱裝置和所述基底之間還有絕緣層。所述加熱裝置優(yōu)選是一個電阻加熱器。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，提供一種制備啁啾布拉格光柵的方法，該方法包括在依照現(xiàn)有技術(shù)制備均勻周期的布拉格光柵之前，對光折射光波導(dǎo)進行灰度級曝光。適合用在本實施方式中的光折射材料與上文中提到的相同。
在本實施方式中，依照現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法制備灰度級掩模，以用來制備光掩模。光掩模一般被制備得使任何給定的區(qū)域或者完全透明或者完全不透明，從而在或者黑暗或者明亮的照射基底上生成刻線。相反，灰度級掩模被制備得使掩模的透明度存在著連續(xù)或半連續(xù)的梯度，以便射到曝光基底上的入射光的強度連續(xù)地變化。在本發(fā)明的實施中，光源發(fā)出的光穿過灰度級掩模所進入的聚合物材料可以選自各種材料，包括玻璃和石英。
依照本發(fā)明，包括光折射材料的光波導(dǎo)經(jīng)受灰度級照射，由此誘導(dǎo)其折射率的連續(xù)梯度。接著，曝光于灰度級照射之后，由此曝光過的光波導(dǎo)進行處理，以此來制備均勻周期的布拉格光柵。制備本發(fā)明的布拉格光柵的優(yōu)選方法是Eldada等人的op.cit.披露的方法。這樣，就得到依照本發(fā)明的有效折射率啁啾均勻周期波導(dǎo)。
在如這里所述用非加熱法在光波導(dǎo)內(nèi)生成有效折射率剖面時，本發(fā)明的一種實施方式包括使用線性加熱器來向有效折射率啁啾布拉格光柵提供可調(diào)諧性，如圖6中示意性示出的。
如上所述，通過在均勻周期的布拉格光柵內(nèi)施加有效折射率啁啾，本發(fā)明的各個實施方式都涉及布拉格光柵內(nèi)的色散補償。在所有這些實施方式中，折射率剖面是沿光柵長度的距離的單調(diào)函數(shù)。該剖面可以單調(diào)地增加或者減小。
在本領(lǐng)域中已經(jīng)知道，色散并不隨波長而恒定不變；而且不同波長處的信號隨著其沿纖維的傳輸會受到不同程度的污染(smudge)。經(jīng)過快速調(diào)制的光信號具有較寬的譜寬，從而使用單個色散值并不能對其進行充分地補償。隨著速度的增加，這一問題更加惡化。例如，40Gbit/s的信號一般具有0.64納米的展寬。當(dāng)四倍于該速度時，展寬會變成四倍寬，即2.56納米。在色散補償而沒有斜率補償下，160Gbit/s的信號仍然會失真得不能讀取。添加色散斜率補償器可以解決這個失真問題。
為了獲得對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖銐虻纳⒀a償，就需要補償色散的波長依賴性，或者用專門術(shù)語來講，對色散斜率進行補償。在本領(lǐng)域中已經(jīng)知道，對色散斜率的補償可以通過在布拉格光柵內(nèi)施加二次啁啾剖面來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的一種替代實施方式中，可以向具有二次有效折射率剖面的光波導(dǎo)施加均勻周期的布拉格光柵，其中該二次有效折射率剖面用依照上述任一種方法來制備。
二次折射率剖面啁啾布拉格光柵可以結(jié)合加熱以提供可調(diào)諧性。
在本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實施方式中，提供一種組合的色散補償器和色散斜率補償器，它包括啁啾布拉格光柵，基底，設(shè)在所述啁啾布拉格光柵和所述基底之間的第一加熱器，設(shè)在所述啁啾布拉格光柵與所述第一加熱器相反一側(cè)上的第二加熱器，其中一個所述的加熱器具有“蝴蝶領(lǐng)結(jié)”的形狀(在寬度或厚度上)以實現(xiàn)二次有效折射率剖面，以及其中一個所述的加熱器具有連續(xù)錐形的梯形形狀(在寬度或厚度上)以實現(xiàn)單調(diào)的折射率剖面。這兩種熱效應(yīng)的合成疊加既提供色散補償也提供色散斜率補償。這種實施方式示意性地示出在圖7中。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，提供一種偏振獨立色散或色散斜率補償器，包括偏振本征模分離器/組合器和依照本發(fā)明制備的兩個色散或色散斜率補償器。在本實施方式中，入射信號的兩個偏振本征模用本領(lǐng)域中公知的偏振分離器/組合器進行分離。接著，用單獨的補償器對每個偏振本征模進行補償。然后，再用偏振分離器/組合器將這兩個單獨反射的補償過的偏振本征模進行重新組合。
在本發(fā)明的啁啾布拉格光柵中，這兩個偏振本征模具有不同的有效折射率值。從而，本發(fā)明的這種實施方式可以對其產(chǎn)生的色散補償?shù)钠褚蕾囆赃M行補償。
相同的技術(shù)可以應(yīng)用于任何啁啾布拉格光柵，而無論啁啾的方式或者制作的方法如何。這在圖13中示意性地示出。
本領(lǐng)域的任何熟練人員能夠理解，對于依照本發(fā)明制備的有效折射率啁啾布拉格光柵，可以設(shè)想出許多具體的用途和結(jié)構(gòu)。其中的一些示出在附圖中。它們包括級聯(lián)的補償器，每個所述補償器補償寬譜帶的一個分波段，如圖A中示意性示出的?？梢蕴砑友h(huán)器將原始入射信號和補償過的出射信號物理地分離進單個光程內(nèi)，如圖B中示意性示出的。
使用多路分解器將寬頻帶光信號分離成較窄頻帶的信道，并將每個所述信道引導(dǎo)至補償器，如圖1中示意性示出的。
使用多路分解器將寬頻帶光信號分離成用于補償?shù)膯蝹€信道，然后將反射補償過的信號再一次地重新組合成多路復(fù)用信號，如圖2中示意性示出的。
加入環(huán)行器將原始入射信號和補償過的出射信號物理地分離進單個光程中，如圖3中示意性示出的。
可調(diào)諧補償器如在圖5-7中所示的，而添加有切趾的可調(diào)諧補償器示意性地示出在圖8-11中。
由如圖5-11中所示的任何可調(diào)諧補償器件構(gòu)成的裝置和環(huán)行器被結(jié)合用來將原始的入射信號光和補償過的出射信號光物理地分離進單個光程中，如圖12中示意性示出的，其中單個補償器涵蓋要補償?shù)恼麄€頻譜范圍。
本發(fā)明進一步地用下述實施例進行說明。
實施例使用下面的術(shù)語ARC是31.5％重量的雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酯，63％重量的三丙二醇二丙烯酸酯，5％重量的雙(二乙胺)二苯甲酮，和0.5％重量的Darocur 4265的混合物。
B3是94％重量的乙氧基化全氟代聚醚二丙烯酸酯(MW1100)，4％重量的雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酯，和2％重量的Darocur 1173的混合物。
BF3是98％重量的乙氧基化全氟代聚醚二丙烯酸酯(MW1100)和2％重量的Darocur 1173的混合物。
C3是91％重量的乙氧基化全氟代聚醚二丙烯酸酯(MW1100)，6.5％重量的雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酯，2％重量的Darocur 1173，和0.5％重量的Darocur 4265的混合物。
用KOH清潔6英寸氧化的硅晶片(基底)，然后用(3-丙烯酰氧基丙烯)三氯硅烷加以處理。將17μm厚的B3單體層旋涂沉積在晶片上，并用UV光進行聚合。然后，分別以10/200/10納米的厚度將Cr，Au和Cr連續(xù)層濺射沉積在該聚合物涂敷的晶片上，形成加熱器疊層(heater stack)。再將20納米厚的SiO2層沉積在底部的加熱器疊層上，作為粘合層。接著，將6μm厚的ARC抗反射涂層沉積在該二氧化硅層上。使用底片色調(diào)(negative tone)光敏單體以下述方式在所述ARC上形成聚合物波導(dǎo)旋涂沉積10μm厚的BF3下包層，并用UV光覆蓋(blanket)固化，然后沉積C3芯層，通過照射穿過暗場光掩模的UV光在該芯層內(nèi)對7μm×7μm橫截面的直線波導(dǎo)進行構(gòu)圖，然后用有機溶劑顯影未曝光的區(qū)域，最后旋涂沉積10μm厚的B3上包層并用UV光進行覆蓋固化。這樣，借助于相位掩模用UV曝光在所述每個波導(dǎo)內(nèi)都形成均勻的布拉格光柵。濺射沉積100納米的Ni層，并光刻地進行構(gòu)圖，作為用于RIE的掩模。所述波導(dǎo)用反應(yīng)離子刻蝕法(RIE)來進行構(gòu)圖，以在其周圍形成拋物線形變化的臺式結(jié)構(gòu)剖面，該結(jié)構(gòu)剖面在末端處較大(理想的底部加熱器的形狀)，并在其間曝光Cr/Au/Cr加熱器疊層。將臺面(mesa)間的鎳RIE掩模和Cr完全刻蝕掉，留下臺面之間的Cr/Au層。將臺面作為電鍍掩模，用Au對晶片進行電鍍。通過濺射沉積10/200納米的Cr/Au疊層并光刻地對所述疊層進行構(gòu)圖，在臺面的頂部形成梯形頂加熱器(top heater)(在寬度或在厚度上，位于光柵一端較窄，位于另一端較寬)。當(dāng)向所述梯形加熱器施加電能時，由于所述加熱器的變化形狀產(chǎn)生加熱器的變化溫度，光柵內(nèi)的平均有效折射率就沿光柵發(fā)生變化，從而促使布拉格光柵被用熱的方法進行有效折射率啁啾。隨后，濺射沉積100nm的Ni層，并光刻地進行構(gòu)圖，作為用于RIE的掩模。從兩側(cè)面對所述臺面進一步進行RIE刻蝕，曝光下面的Cr/Au/Cr。然后，完全刻蝕掉位于臺面和鍍覆線之間的所述Ni RIE掩模和Cr，留下臺面之間的Cr/Au層，接著，再光刻地進行構(gòu)圖，分離出所得的可調(diào)諧色散/色散斜率補償光學(xué)部件。
權(quán)利要求
1.一種有效折射率啁啾布拉格光柵，包括錐形的聚合物光波導(dǎo)、基底和設(shè)在所述波導(dǎo)內(nèi)的均勻周期性布拉格光柵，所述波導(dǎo)設(shè)于所述基底上。
2.權(quán)利要求1的光柵，其特征在于所述聚合物光波導(dǎo)包括鹵化甲基丙烯酸酯單體單元。
3.權(quán)利要求2的光柵，其特征在于所述鹵化甲基丙烯酸酯是氟化甲基丙烯酸酯。
4.一種制備啁啾布拉格光柵的方法，所述方法包括向具有均勻周期性的布拉格光柵施加溫度梯度。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述布拉格光柵是聚合物的。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述聚合物光柵包括鹵化甲基丙烯酸酯單體單元。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述鹵化甲基丙烯酸酯是氟化甲基丙烯酸酯。
8.權(quán)利要求4的方法，其特征在于還包括使用在寬度或在厚度上為錐形剖面的加熱器來提供所述溫度梯度。
9.一種制備啁啾布拉格光柵的方法，所述方法包括在光折射光波導(dǎo)內(nèi)制備均勻周期的布拉格光柵之后，灰度級地曝光該光折射光波導(dǎo)。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述光波導(dǎo)是聚合物的。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述光波導(dǎo)包括鹵化甲基丙烯酸酯單體單元。
12.權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述鹵化甲基丙烯酸酯是氟化甲基丙烯酸酯。
13.一種同時提供組合的色散補償和色散斜率補償?shù)难b置，包括均勻周期的布拉格光柵、基底、設(shè)在所述均勻周期布拉格光柵與所述基底之間的第一加熱器，以及設(shè)在所述啁啾布拉格光柵與所述第一加熱器相反一側(cè)上的第二加熱器，其中一個所述加熱器在寬度或在厚度上具有基本拋物線形，而所述另一個加熱器在寬度或在厚度上具有基本梯形剖面，所述兩個加熱器的設(shè)置使得在活化來提供熱量時，拋物線形的溫度分布和線性的溫度分布會疊加在所述均勻周期布拉格光柵上。
14.權(quán)利要求13的裝置，其特征在于所述加熱器是電阻加熱器。
15.權(quán)利要求13的裝置，其特征在于所述均勻周期布拉格光柵包括聚合物光波導(dǎo)。
16.權(quán)利要求15的裝置，其特征在于所述聚合物光波導(dǎo)包括鹵化甲基丙烯酸酯單體單元。
17.權(quán)利要求16的裝置，其特征在于所述鹵化甲基丙烯酸酯是氟化甲基丙烯酸酯。
18.一種提供偏振獨立色散或色散斜率補償器的裝置，包括偏振本征模分離器/組合器和兩個色散或色散斜率補償器。
19.權(quán)利要求18的裝置，其特征在于至少一個所述的色散補償器是啁啾布拉格光柵。
20.權(quán)利要求19的裝置，其特征在于所述啁啾布拉格光柵是有效折射率啁啾均勻周期布拉格光柵。
21.權(quán)利要求20的裝置，其特征在于所述布拉格光柵包括聚合物光波導(dǎo)。
22.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述聚合物光波導(dǎo)包括鹵化甲基丙烯酸酯單體單元。
23.權(quán)利要求22的裝置，其特征在于所述鹵化甲基丙烯酸酯是氟化甲基丙烯酸酯。
24.一種多路復(fù)用和/或多路分解光信號的裝置，所述裝置包括色散補償器或色散斜率補償器，所述補償器包括有效折射率啁啾均勻周期布拉格光柵。
25.權(quán)利要求24的裝置，其特征在于還包括環(huán)行器。
26.權(quán)利要求24或25的裝置，其特征在于所述布拉格光柵包括聚合物光波導(dǎo)。
27.權(quán)利要求26的裝置，其特征在于所述聚合物光波導(dǎo)包括鹵化甲基丙烯酸酯單體單元。
28.權(quán)利要求27的裝置，其特征在于所述鹵化甲基丙烯酸酯是氟化甲基丙烯酸酯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有效折射率啁啾布拉格光柵，包括錐形的聚合物光波導(dǎo)、基底和設(shè)在所述光波導(dǎo)內(nèi)的均勻周期性布拉格光柵，所述波導(dǎo)設(shè)在所述基底上。本發(fā)明還提供一種制備啁啾布拉格光柵的方法，所述方法包括向均勻周期性的布拉格光柵施加溫度梯度。本發(fā)明還提供一種同時提供組合的色散補償和色散斜率補償?shù)难b置，包括均勻周期的布拉格光柵、基底、設(shè)在所述均勻周期布拉格光柵與所述基底之間的第一加熱器，以及設(shè)在所述啁啾布拉格光柵與所述第一加熱器相反一側(cè)上的第二加熱器，其中一個所述加熱器(在寬度或在厚度上)具有基本拋物線形，而所述另一個加熱器(在寬度或在厚度上)具有基本梯形剖面，所述兩個加熱器的設(shè)置使得在活化來提供熱量時，拋物線形的溫度分布和線形的溫度分布會疊加在所述均勻周期布拉格光柵上。
文檔編號G02B6/122GK1650204SQ03809585
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月29日
發(fā)明者L·埃爾達達, A·皮爾 申請人:納幕爾杜邦公司